Come si formano le pietre preziose?

Ci sono cinque requisiti per la formazione dei cristalli: ingredienti e temperatura, pressione, tempo e spazio. Per spiegare meglio i principi fondamentali della cristallizzazione dei minerali, parliamo un attimo dello zucchero candito. Lo zucchero candito è semplicemente zucchero cristallizzato.

Se mescoli più zucchero possibile in un fondo d'acqua, vedrai che inizierà a depositarsi sul fondo della pentola. Quando non c'è più zucchero che possa sciogliersi, hai raggiunto il punto di saturazione. L'acqua non può assorbire altro zucchero: questo è detto "super-saturazione".

Ora porta la pentola a ebollizione: il livello di saturazione cambia al punto di ebollizione. Puoi aggiungere altro zucchero, ma dovresti farlo fino a raggiungere la super-saturazione. A questo punto, togli la pentola dal fuoco. Man mano che l'acqua torna a temperatura ambiente, lo zucchero che può contenere torna al suo livello precedente. Lo zucchero in eccesso fuoriesce dalla soluzione e cristallizza.

Ora, appendi uno spago nella soluzione in modo che i cristalli abbiano qualcosa su cui crescere. Idealmente, appesantisci lo spago per mantenerlo dritto. Una volta che l'acqua si sarà completamente raffreddata, lo spago sarà ricoperto di cristalli.

Questo è un ottimo modo per capire come si formano le pietre preziose.

Processo di formazione delle pietre preziose

In generale, ci sono 4 modi in cui le pietre preziose possono formarsi. Sono

1. Ignei - Questi minerali si creano nelle profondità della terra (diamanti , rubini , zaffiri , peridoti)

2. Idrotermale - Simile all'esempio dello zucchero candito, le gemme si formano quando i corpi d'acqua ricchi di minerali si raffreddano

3. Metamorfiche - Come suggerisce il nome, si tratta di gemme che sono state "trasformate" a causa di calore e pressione intensi. (Zaffiro , Rubino , Spinello , Granato)

4. Sedimentarie - Gemme che si formano a causa del deposito di sedimenti da parte dell'acqua (malachite, azzurrite , opale)

Gemme ignee formate nel mantello terrestre

Sebbene la nostra conoscenza del mantello terrestre sia limitata, ci sono prove che alcune gemme si formino nel mantello. Ciò richiede temperature estremamente elevate.

Forse gli esempi più notevoli di gemme che si formano nel mantello terrestre sono il peridoto e il diamante. I geologi hanno studiato i depositi di peridoto dell'Arizona e ritengono che si siano formati su rocce che galleggiavano nel mantello terrestre, fino a 88 chilometri sotto la superficie. Furono portati più vicini alla superficie da un'eruzione esplosiva, e l'erosione e l'erosione atmosferica li spinsero abbastanza vicino alla superficie da poter essere scoperti.

Tuttavia, esiste una migliore comprensione dei diamanti . I diamanti si cristallizzano nel magma appena sotto la crosta. Tuttavia, queste formazioni hanno una composizione chimica diversa. I geologi ritengono che provengano da 176-240 chilometri sotto la superficie terrestre. Il magma è incredibilmente fluido a questa profondità e le temperature molto elevate.

Questo magma può farsi strada attraverso la crosta molto più velocemente e con molta più violenza rispetto ad altre eruzioni vulcaniche. Durante il processo eruttivo, il magma frammenta e dissolve le rocce, trasportandole poi in superficie.

Se il magma dovesse risalire lentamente, i diamanti probabilmente non sopravviverebbero. La pressione e le variazioni di temperatura causerebbero la vaporizzazione dei diamanti, o eventualmente la loro ricristallizzazione in grafite. Tuttavia, a causa della velocità con cui il magma risale, i diamanti non hanno il tempo di trasformarsi o vaporizzarsi, rimanendo quindi diamanti.

Quando si verificano cambiamenti drastici e bruschi nella crosta, i cristalli spesso si rompono. Quando sono presenti le condizioni di crescita, il materiale penetra nelle fratture e cristallizza. Questo guarisce le fratture sigillandole insieme. Tuttavia, non guariscono completamente: le piccole cavità rimangono e sono visibili come impronte digitali.

Come fanno a risalire in superficie una volta formate le gemme? Dato che si formano così in profondità, è un miracolo che possano essere estratte. Vengono portate in superficie durante le eruzioni vulcaniche, ma la maggior parte di esse raggiunge la superficie attraverso l'erosione e la formazione di montagne.

Creazione di pietre preziose idrotermali

Questo processo è il più simile a quello dello zucchero candito descritto sopra. Acqua supersatura, ricca di molti minerali diversi, viene spinta in cavità e fessure nel terreno. Man mano che questa soluzione inizia a raffreddarsi, i diversi minerali iniziano a cristallizzarsi.

I ritrovamenti idrotermali più importanti si trovano in Colombia, in particolare nella miniera di smeraldi di Muzo. Questi depositi idrotermali sono ricchi di cromo, che conferisce agli smeraldi della regione il loro incredibile colore.

L'immagine sottostante mostra una vena minerale idrotermale. Questa vena si forma quando la soluzione acquosa si raffredda all'interno della fessura della roccia circostante.

Creazione di pietre preziose metamorfiche

La maggior parte delle pietre preziose si forma per metamorfismo. Questo avviene quando i minerali vengono uniti sotto forte pressione e calore, solitamente a causa del movimento delle placche tettoniche l'una sotto l'altra. I minerali vengono uniti e si trasformano in minerali diversi, a volte senza fondersi.

Creazione di pietre preziose sedimentarie

La creazione di gemme sedimentarie avviene quando l'acqua si mescola con i minerali sulla superficie terrestre. L'acqua ricca di minerali penetra tra le fessure e le cavità del terreno e deposita strati di minerali. È così che si formano minerali come l'opale, la malachite e l'azzurrite. L'opale si forma quando l'acqua si mescola con la silice. Man mano che la soluzione di silice si deposita, microscopiche sfere di silice si sovrappongono formando l'opale.

Cristallizzazione minerale

La crosta terrestre può avere uno spessore variabile da 5 a 40 km. Sotto la crosta si trova il mantello terrestre. Il mantello ha uno spessore di circa 3.000 km e costituisce l'83% del volume terrestre. È composto da magma, ovvero roccia fusa. Quando raggiunge la superficie, si chiama lava. Raggiunge la temperatura massima vicino al centro della Terra, e le correnti di calore lo mantengono in costante movimento.

La zona in cui crosta e mantello si incontrano è tumultuosa, con temperature e pressioni elevate. Diverse placche formano la crosta terrestre e galleggiano sul mantello liquido. Quando si scontrano, alcune si sollevano formando montagne, mentre altre vengono spinte verso il basso.

Anche il magma è in continuo movimento. La sua pressione e il suo movimento creano continuamente usura e fratture sul fondo della crosta. Le rocce si staccano dalla crosta terrestre, trasportate dal magma fluido. Le rocce si fondono, alterando la chimica del magma. Mentre le particelle più piccole sono destinate a diventare inclusioni in gemme ancora da formare.

Le gemme si formano nelle profondità della Terra, con la superficie inferiore della crosta che presenta numerose cavità dovute a profonde fratture. I fluidi fuoriescono dalle cavità e dalle fratture. Questa è la condizione ideale per la crescita dei cristalli. Si tratta essenzialmente di una zuppa ricca di sostanze chimiche, che fornisce tutti gli ingredienti necessari. Le cavità offrono lo spazio perfetto per la crescita, e la pressione e la temperatura sono elevate. Il fluido che si muove attraverso la crosta la raffredda abbastanza da permettere la cristallizzazione: ora manca solo il tempo.

Geologicamente parlando, il tempo a disposizione dovrebbe essere sufficiente. Tuttavia, poiché questo ambiente è altamente tumultuoso e i passaggi si aprono e collassano continuamente, i cristalli spesso iniziano a formarsi, ma quando il passaggio collassa, il flusso del fluido si chiude. È a questo punto che la crescita si arresta.

Se e quando il passaggio si riapre, la crescita riprende. Questa crescita intermittente è generalmente impercettibile nei cristalli, sebbene in altri casi gli strati successivi di sviluppo presentino una composizione chimica diversa. Ciò si traduce in una zonatura colorata.

Ordine di cristallizzazione dei minerali

I cristalli di topazio si formano prima del quarzo durante il processo di raffreddamento, poiché uno dei principi della cristallizzazione è che, con il diminuire della temperatura, gli ingredienti solidi possono contenere gocce. Tuttavia, gli ingredienti nella crosta terrestre sono leggermente più complessi della soluzione zuccherina descritta sopra. Minerali diversi cristallizzano dalla stessa soluzione, ma a temperature diverse. Si potrebbe osservare prima il corindone, seguito dal topazio e dal quarzo man mano che la soluzione prosegue il processo di raffreddamento.

Sebbene la pressione non abbia alcun effetto sullo zucchero candito, affinché i minerali cristallizzino è necessaria la giusta combinazione di temperatura e pressione.

Inoltre, ci sono altre due condizioni necessarie per la cristallizzazione: spazio e tempo. In sostanza, la corretta combinazione di ingredienti, pressione e calore, deve durare abbastanza a lungo da permettere ai minerali di cristallizzare. Inoltre, richiedono spazio per crescere.

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